JPS6245019A - Formation of thin film fine pattern - Google Patents

Formation of thin film fine pattern

Info

Publication number
JPS6245019A
JPS6245019A JP18394485A JP18394485A JPS6245019A JP S6245019 A JPS6245019 A JP S6245019A JP 18394485 A JP18394485 A JP 18394485A JP 18394485 A JP18394485 A JP 18394485A JP S6245019 A JPS6245019 A JP S6245019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film
resin
fine pattern
free energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP18394485A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0697653B2 (en
Inventor
Nobuyoshi Awaya
信義 粟屋
Mutsunobu Arita
有田 睦信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP60183944A priority Critical patent/JPH0697653B2/en
Publication of JPS6245019A publication Critical patent/JPS6245019A/en
Publication of JPH0697653B2 publication Critical patent/JPH0697653B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To selectively adhere in inorganic insulating film by a method wherein a thin film is selectively grown by utilizing the difference of the surface free energy of the base using a chemical vapor deposition (CVD) method. CONSTITUTION:Perfluoroalkyl acrylate 2 is coated on a semiconductor substrate 1 in the prescribed thickness, and an electron beam 19 is made to irradiate on the prescribed places. The perfluoroalkyl acrylate on which the electron beam is projected is crosslinked, and when flon 113, for example, is used as a developing solution, only the part received no electron beam is selectively fused and removed. Then, when a sample is exposed to the atmosphere of the mixed gas of steam and SiCl4 in a CVD device, the gas molecule is selectively adsorbed and reacted on the part where perfluoroalkyl acrylate pattern 2' is not adhered and high surface free energy is present, and a silicon oxide film 3 of the same thickness as the film 2' can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造工程における薄膜の微細パ
ターン形成法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming fine patterns on thin films in the manufacturing process of semiconductor devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集積回路の高密度化に伴い、パターン幅が数1000人
程度0超微細加工が必要になってきている。
With the increasing density of integrated circuits, ultra-fine processing with a pattern width of several thousand is becoming necessary.

このような超微細加工には電子ビーム、X線あるいはイ
オンビームによる露光を用いる必要がある。
Such ultrafine processing requires exposure using electron beams, X-rays, or ion beams.

電子ビーム露光に用いられるポリメチルメタクリレート
(PMMA)は感度が低いという欠点があり、露光時間
がかかること、下地膜を加工する時のエツチング耐性を
持たせるために充分な膜厚にすると、膜中での前方散乱
、二次電子散乱による分解能劣化が避けられないこと等
の問題があった。
Polymethyl methacrylate (PMMA) used for electron beam exposure has the disadvantage of low sensitivity, requires long exposure times, and has a high enough film thickness to provide etching resistance when processing the base film. There were problems such as unavoidable resolution degradation due to forward scattering and secondary electron scattering.

感度を上げる試みの一つとして側鎖にフロロアルキルを
持つメタクリレート(ジャーナル オブエレクトロケミ
カル ソサイエティ(J。
In an attempt to increase sensitivity, methacrylates with fluoroalkyl in the side chain (Journal of Electrochemical Society (J.

Electroehem、 Soc、)124巻164
8頁(1977年))をレジスト材料として用いること
、あるいは薄膜レジストとしてラングミュアブロジェッ
ト膜を用いること(シンソリッドフィルムズ(Thin
 SolidFilms)99巻1−329頁(198
3年))が提案されているがいずれもドライエツチング
耐性が弱いという問題がある。ドライエツチング耐性を
強化するためには樹脂、無機材料、樹脂の3層レジスト
が使用されているが、上層の樹脂層の厚さは、下層の無
機材料を加工する時のエツチング耐性を持つ厚さが必要
であるが、厚さに伴い分解能は劣化してしまう。超微細
パターンを形成するために最も望ましい加工法は、低エ
ネルギーの電子線を用いて極めて薄いレジストをパター
ニングして、下層の薄膜をエツチング加工すること、あ
るいは該レジストパターンをもとに薄膜を選択的に形成
する方法である。薄膜を選択的に形成する方法としては
、表面の材質の違いによって薄膜が選択的に付着される
技術が極めて有効になると思われる。フッ素系樹脂は表
面自由エネルギーが極めて低いことから、このフッ素系
樹脂を物質の選択的付着に利用する試みがいくつか行な
われてきた。例えば撥水・撥油性のフッ素系感光樹脂が
インクを弾く性質を利用した無水平板印刷法(ダイキン
他の特開昭51−58105号、3Mの特公昭55−2
7336号)、ホトレジスト膜によりパターニングした
フッ素系樹脂膜を用いて選択蒸着により金属を埋め込む
平坦化配線法(東芝の特公昭53−42396号)等が
ある。
Electrohem, Soc,) Volume 124, 164
8 (1977)) as a resist material, or Langmuir-Blodgett film as a thin film resist (Thin Solid Films).
Solid Films) Volume 99, pp. 1-329 (198
3)) have been proposed, but all of them have the problem of low dry etching resistance. A three-layer resist consisting of resin, inorganic material, and resin is used to enhance dry etching resistance, but the thickness of the upper resin layer is the thickness that provides etching resistance when processing the lower layer inorganic material. is necessary, but the resolution deteriorates as the thickness increases. The most desirable processing method for forming ultra-fine patterns is to pattern an extremely thin resist using a low-energy electron beam and then etch the underlying thin film, or to select a thin film based on the resist pattern. This is a method of forming As a method for selectively forming a thin film, a technique in which thin films are selectively attached based on differences in surface materials is considered to be extremely effective. Since fluororesins have extremely low surface free energy, several attempts have been made to utilize fluororesins for selective attachment of substances. For example, a non-horizontal plate printing method that takes advantage of the ink-repelling properties of water- and oil-repellent fluorine-based photosensitive resins (Japanese Patent Publication No. 51-58105 of Daikin et al., Japanese Patent Publication No. 55-2 of 3M)
7336), and a planarization wiring method in which metal is embedded by selective vapor deposition using a fluororesin film patterned with a photoresist film (Toshiba's Special Publication No. 53-42396).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、上記平板印刷法は液相の付着法であり、半導
体製造工程のように微細寸法および膜厚の均一性に厳し
い要求が求められる分野に応用することは困難である。
However, the lithographic printing method is a liquid phase deposition method, and it is difficult to apply it to fields such as semiconductor manufacturing processes, which require strict requirements for fine dimensions and uniformity of film thickness.

一方、上記選択蒸着による平坦化配線法においては、フ
ッ素系樹脂を平坦化のため200’C前後まで加熱して
蒸着するため感光性を持つフッ素系樹脂が使用できない
ので、フッ素系樹脂膜上にさらにホトレジストを塗布し
パターニングを行なわなければならないこと、および金
属原子の蒸着は物理的堆積現象であり、化学反応を伴わ
ないため、薄膜形成に栗するエネルギーの表面材質によ
る差が小さく、フッ素系樹脂膜と金属を蒸着すべき下地
膜との表面材質の違いを利用するのが難しく。
On the other hand, in the planarization wiring method using selective vapor deposition, the fluororesin is heated to around 200'C for planarization and is deposited, so photosensitive fluororesin cannot be used. Furthermore, photoresist must be applied and patterned, and since the vapor deposition of metal atoms is a physical deposition phenomenon and does not involve a chemical reaction, there is little difference in the energy required to form a thin film depending on the surface material. It is difficult to take advantage of the difference in surface material between the film and the underlying film on which the metal is deposited.

選択蒸着ができるのは金などの特殊な金属に限られ、金
属化合物などの無機絶縁膜を選択的に付着させることは
困難で微細加工に利用することはできなかった。
Selective deposition is only possible for special metals such as gold, and it is difficult to selectively deposit inorganic insulating films such as metal compounds, making it impossible to use it for microfabrication.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は1本発明の詳細な説明するための概略工程断面
図である。すなわち、本発明は、まず、基板1上に表面
自由エネルギーの極めて低い第1の薄膜2をパターニン
グする。次に、CVD (化学気相成長)法を行ない、
第1の薄膜2および該第1の薄膜が付着していない部分
27の表面自由エネルギーの差に対する反応分子の吸着
エネルギーの違いを利用して、上記第1の薄膜2の付着
していない部分27に選択的に第2の薄膜3を成長させ
ることを特徴とする。
FIG. 1 is a schematic process sectional view for explaining the present invention in detail. That is, in the present invention, first, a first thin film 2 having extremely low surface free energy is patterned on a substrate 1. Next, perform the CVD (chemical vapor deposition) method,
By utilizing the difference in adsorption energy of reactive molecules with respect to the difference in surface free energy between the first thin film 2 and the portion 27 to which the first thin film 2 is not attached, the portion 27 to which the first thin film 2 is not attached is It is characterized in that the second thin film 3 is selectively grown.

〔作用〕[Effect]

本発明の特徴は、CVD法を用いて下地の表面自由エネ
ルギーの違いによって薄膜を選択成長させることである
。したがって、基板上にパターニングした上記第1の薄
膜の表面自由エネルギーは。
A feature of the present invention is that a thin film is selectively grown using the CVD method depending on the difference in surface free energy of the underlying material. Therefore, the surface free energy of the first thin film patterned on the substrate is:

該第1の薄膜の付着していない下地の表面自由エネルギ
ーに対して十分低いことが必要である。
It is necessary that the surface free energy is sufficiently lower than the surface free energy of the base to which the first thin film is not attached.

この表面自由エネルギーを説明するために2代表的な物
質について、表面自由エネルギーに対応する臨界表面張
力を示す。本発明における表面自由エネルギーの低い薄
膜の一例であるフッ素系樹脂であるパーフロロアルキル
アクリレート(PPFAA)CF、(CF、)、CH,
−Aの臨界表面張力は、10.4dyn/cm、 L 
S I ml造に用いられる代表的な有機物であるハイ
ドロカーボンは、31dyn/c鵬、クロロカーボンは
、40dyn/cmであり、これに対してLSI製造に
用いられる代表的な無機物であるSi、Sin、等は、
高い表面自由エネルギーを持ち、 1oodyn/am
以上である。大体この程度の差すなわち表面自由エネル
ギーの高低の差があり、本発明はこの差を利用する。こ
の表面自由エネルギーの差は、CVD法において気相か
ら反応するとき1表面に薄膜として堆積するときの活性
化エネルギーの大きさに影響を与え、膜を選択的に形成
することが可能となる。
In order to explain this surface free energy, the critical surface tension corresponding to the surface free energy is shown for two representative substances. Perfluoroalkyl acrylate (PPFAA), which is a fluororesin that is an example of a thin film with low surface free energy in the present invention, CF, (CF, ), CH,
-The critical surface tension of A is 10.4 dyn/cm, L
Hydrocarbon, which is a typical organic substance used in SI manufacturing, has a rate of 31 dyn/cm, and chlorocarbon has a rate of 40 dyn/cm.On the other hand, Si, a typical inorganic substance used in LSI manufacturing, , etc. are
It has a high surface free energy, 1oodyn/am
That's all. There is generally a difference of this magnitude, that is, a difference in surface free energy level, and the present invention utilizes this difference. This difference in surface free energy affects the magnitude of activation energy when depositing a thin film on one surface when reacting from the gas phase in the CVD method, making it possible to selectively form a film.

第2図は、選択成長に用いるCVD装置の一例を示す図
である。28は反応室、29は試料、30.31゜32
はそれぞれN2ガスの流量計、33はリングパイフチア
リ、5iCQ4ト水蒸気(H20)をN2をキャリヤガ
スとして反応室28内に導入し、薄膜、この場合は酸化
シリコン(SiO2)Ilgを選択成長させる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a CVD apparatus used for selective growth. 28 is the reaction chamber, 29 is the sample, 30.31°32
5iCQ4 and water vapor (H20) are introduced into the reaction chamber 28 using N2 as a carrier gas, and a thin film, in this case silicon oxide (SiO2) Ilg, is selectively grown.

第3図は、薄膜の堆積速度および該薄膜の核形成のガス
流量依存性を示す図である。横軸は、5iC(1,を輸
送するためのキャリヤガスN2の流量を示す(第2図の
流量計31の示す流量)。なお、H,Oを輸送するため
のキャリヤガスN2の流量(流量計32の示す流量)は
、100cc/min、希釈ガスとしてのN2の流量(
流量計30の示す流量)は。
FIG. 3 is a diagram showing the gas flow rate dependence of the thin film deposition rate and the nucleation of the thin film. The horizontal axis indicates the flow rate of the carrier gas N2 for transporting 5iC(1) (the flow rate indicated by the flowmeter 31 in Fig. 2). The flow rate indicated by total 32 is 100 cc/min, and the flow rate of N2 as diluent gas (
The flow rate indicated by the flow meter 30 is.

2.5R/minである。左側の縦軸は、シリコン上の
堆積速度(人/ffl1n) 、右側の縦軸は、PPF
AA上で堆積膜の核が占めている面積/PPFAAの面
積を示す1図の0は左側の縦軸に対応してシリコン上の
堆積速度を示し、■および口は右側の縦軸に対応し、■
はSi上に膜が1000人堆積したとき、また口はSi
上に膜が2000人堆積したときのPPFAA上の核占
有面積/PPFAAの面積を示す。
It is 2.5R/min. The vertical axis on the left is the deposition rate on silicon (person/ffl1n), and the vertical axis on the right is PPF.
In Figure 1, which shows the area occupied by the nucleus of the deposited film on AA/area of PPFAA, 0 corresponds to the vertical axis on the left and indicates the deposition rate on silicon, and ■ and 0 correspond to the vertical axis on the right. , ■
is when 1000 films are deposited on Si, and when the film is deposited on Si,
The figure shows the nuclear occupation area on PPFAA/the area of PPFAA when 2000 films are deposited on top.

第3図に示すように、 5iCQ、の反応ガス流量を多
くしていくと、PPFAA上にもS i Ozの核が発
生し、膜堆積の選択性が悪くなる。これに対して、5L
C11,の反応ガス流量を少なくしていくと(例えばN
2の流量が0で、S i cll、反応ガス圧のみ)、
Si上には200人/sin程度で堆積をするのに対し
、PPFAAの膜の上にはまったく堆積しない条件が得
られることが分かる。これは2反応ガス流量を減少させ
ると、膜形成のための活性化エネルギーが大きくなり1
表面の材質の差が膜の堆積に大きく影響するためである
As shown in FIG. 3, when the flow rate of the reaction gas of 5iCQ is increased, S iOz nuclei are generated also on PPFAA, which deteriorates the selectivity of film deposition. On the other hand, 5L
When the reaction gas flow rate of C11 is decreased (for example, N
2 flow rate is 0, S i cll, reaction gas pressure only),
It can be seen that while deposition occurs on Si at a rate of about 200 people/sin, conditions are obtained where no deposition occurs on the PPFAA film. This is because when the flow rate of the reactant gas is decreased, the activation energy for film formation increases.
This is because differences in surface materials greatly affect film deposition.

本発明の選択成長においては、第3図に示すように、P
PFAA等の表面自由エネルギーの低い薄膜上にSi等
の薄膜は全く堆積しないのではなくて、膜としては認識
できない程度ではあるが。
In the selective growth of the present invention, as shown in FIG.
It is not that a thin film such as Si is not deposited on a thin film such as PFAA having low surface free energy, but it is to such an extent that it cannot be recognized as a film.

原子として付着し、核のようなものが表面にできる。こ
のようなごくわずかの付着は、LSIの製造工程におい
て容易にはがれてしまい、実効的に0か1の選択性が達
成できるのである。
They attach as atoms and form something like a nucleus on the surface. Such a small amount of adhesion is easily peeled off during the LSI manufacturing process, making it possible to effectively achieve selectivity of 0 or 1.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 電子ビームに感光するフッ素系樹脂としては例えばパー
フロロアルキルアクリレート (CFa(CFz)n(CH)  A)またはパーフロ
ロアルキルメタクリレート(CF、(CF、)nCH2
−M)(但しn〉3.Aはアクリレート鎖、Mはメタリ
フレート鎖)などがある。
Example 1 Fluororesins sensitive to electron beams include, for example, perfluoroalkyl acrylate (CFa(CFz)n(CH)A) or perfluoroalkylmethacrylate (CF, (CF,)nCH2).
-M) (where n>3.A is an acrylate chain, M is a metaliflate chain), and the like.

第4図(a)〜(Q)にパーフロロアルキルアクリレー
トを用いて酸化シリコン薄膜を選択的に堆積させる実施
例を示す。半導体基板1の上にパーフロロアルキルアク
リレート2を所定の厚さ塗布し、所定の箇所に電子ビー
ム照射19を行なう(第4図(a))。電子ビーム照射
を受けたパーフロロアルキルアクリレートは架橋し、現
象液として例えばフロン113を用いると照射を受けて
いない部分だけが選択的に溶解、除去される(第4図(
b))。次に、該試料をCVD装置内において水蒸気。
FIGS. 4(a) to 4(Q) show an example in which a silicon oxide thin film is selectively deposited using perfluoroalkyl acrylate. Perfluoroalkyl acrylate 2 is applied to a predetermined thickness on a semiconductor substrate 1, and predetermined locations are irradiated with an electron beam 19 (FIG. 4(a)). Perfluoroalkyl acrylate that has been irradiated with an electron beam is crosslinked, and when, for example, Freon 113 is used as the phenomenon liquid, only the portion that has not been irradiated is selectively dissolved and removed (see Figure 4).
b)). Next, the sample is placed in a CVD apparatus and exposed to water vapor.

5iC114の混合ガス雰囲気中にさらすと、パーフロ
ロアルキルアクリレートパターン2′の付着していない
表面自由エネルギーの高いところに選択的に当該ガス分
子が吸着・反応して膜2′の厚さと同じ厚さの酸化シリ
コンの膜3が形成される(第4図(C))。このとき、
水蒸気および5iC114の分圧はそれぞれ10〜10
0 T orrが適当であった。
When exposed to a mixed gas atmosphere of 5iC114, the gas molecules selectively adsorb and react with the non-adhered areas of the perfluoroalkyl acrylate pattern 2' with high surface free energy, resulting in a layer with the same thickness as that of the film 2'. A silicon oxide film 3 is formed (FIG. 4(C)). At this time,
The partial pressures of water vapor and 5iC114 are each 10-10
0 T orr was appropriate.

この後、パーフロロアルキルアクリレート膜2′を酸素
プラズマあるいは有機溶剤を用いて除去して、所望の薄
膜微細パターンを得る。
Thereafter, the perfluoroalkyl acrylate film 2' is removed using oxygen plasma or an organic solvent to obtain a desired thin film fine pattern.

なお、パーフロロアルキルアクリレートの代わりにパー
フロロアルキルメタクリレートを用いた場合は、電子ビ
ーム照射によって分解されるため上記実施例の反転した
パターンが形成されることになる。
Note that if perfluoroalkyl methacrylate is used instead of perfluoroalkyl acrylate, it will be decomposed by electron beam irradiation, so a pattern that is the inverse of the above example will be formed.

また、電子ビームの代わりに紫外線を用いて露光するた
めには平板印刷で提案されているレジストとして例えば
パーフロロアルキルメタクリレートとアジド含有メタク
リレートのコポリマ(山岡亜夫他による日本印刷学会、
1980年5月29日Nα13)等を用いれば良い。
In addition, for exposure using ultraviolet light instead of an electron beam, a resist proposed for lithography, such as a copolymer of perfluoroalkyl methacrylate and azide-containing methacrylate (Japan Society of Printing, by Ao Yamaoka et al.,
May 29, 1980 Nα13) etc. may be used.

さらに、他の金属酸化物、例えば酸化アルミニウム、酸
化モリブデン等を選択成長させることも可能であり、加
水分解する金属化合物ガス’  (An(CH*)i、
(Aa(i−C,H,)、、Mo(allyl)4等)
と水蒸気を用いればよい。
Furthermore, it is also possible to selectively grow other metal oxides, such as aluminum oxide, molybdenum oxide, etc., and hydrolyzed metal compound gas' (An(CH*)i,
(Aa(i-C,H,), Mo(allyl)4, etc.)
and water vapor.

実施例2 第5図(a)〜(d)に厚さが分子層レベルの表面自由
エネルギーの低い膜を用いた実施例を示す。
Example 2 FIGS. 5(a) to 5(d) show an example in which a film with a low surface free energy having a thickness of a molecular layer level was used.

一方の端にフロロアルキル基、他方の端に親木基をもつ
鎖状高分子のうち二重または三重結合をもつ有機物4を
ラングミュアブロジェット法または気相からの吸着によ
り基板5に単分子層または数分子層の厚さ付着させる(
第5図(a))。この物質としては例えばCF s (
CF −)s (CH2)t□CC0OHの分子(IB
Mの米国特許4,169,904号)がある。この膜4
を電子ビーム20または紫外線を照射して所定の箇所を
架橋させた後(第5図(b))、クロロホルムで現象す
ると、表面自由エネルギーの低い薄膜がパターニングさ
れる(第5図(C))。次に、実施例1に示したような
CVD法を用いて無機絶縁膜6を選択成長させる(第5
図(d))。この後、有機物膜4′を酸素プラズマまた
は有機溶剤を用いて除去して、所望の薄膜微細パターン
を得る。
A monomolecular layer of an organic substance 4 having a double or triple bond among chain polymers having a fluoroalkyl group at one end and a parent tree group at the other end is deposited on a substrate 5 by the Langmuir-Blodgett method or adsorption from the gas phase. or deposit a few molecular layers thick (
Figure 5(a)). Examples of this substance include CF s (
CF −)s (CH2)t□CCOOH molecule (IB
There is a U.S. Patent No. 4,169,904 by M. This membrane 4
After irradiating it with an electron beam 20 or ultraviolet rays to crosslink it at predetermined locations (Fig. 5 (b)), a thin film with low surface free energy is patterned when it is exposed to chloroform (Fig. 5 (C)). . Next, the inorganic insulating film 6 is selectively grown using the CVD method as shown in Example 1 (fifth
Figure (d)). Thereafter, the organic film 4' is removed using oxygen plasma or an organic solvent to obtain a desired thin film fine pattern.

実施例3 実施例1または2の方法をドライエツチングを用いた薄
膜微細パターン形成に応用した実施例を第6図(a)〜
(e)に示す。
Example 3 An example in which the method of Example 1 or 2 is applied to thin film fine pattern formation using dry etching is shown in FIGS. 6(a) to 6(a).
Shown in (e).

半導体基板7上に膜8を堆積し、さらに膜8上に樹脂膜
9を塗布する(第6図(a))。膜8はM、SL、Si
n、等半導体装置に使用する膜のいずれでもよい。樹脂
膜9としては種々のホトレジストおよびポリイミド等の
、ドライエツチング加工する下地膜8と選択性のある有
機膜が望ましく、膜厚は加工しようとする膜8の厚さに
よるが、5000人〜1−程度が望ましい。次に、実施
例1または実施例2において用いたフロロアルキル基を
有する膜10を実施例1.2と同様にして付着させパタ
ーニングを行なう(第6図(b))。このフロロアルキ
ル基を有する膜の厚さは単分子層から1000Å以下程
度の極めて薄いものでよい1次に、実施例1と同様にし
て無機絶縁膜11をフロロアルキル基を有する膜10の
付着していない部分に選択的に堆積させる(第6図(C
))。次に、上記の無機絶縁膜11のパターンをマスク
に酸素の反応性イオンエツチングを用いて樹脂膜9を加
工する(第6図(d))、このとき、膜10も除去され
る。その後。
A film 8 is deposited on the semiconductor substrate 7, and a resin film 9 is further applied on the film 8 (FIG. 6(a)). Film 8 is M, SL, Si
Any film used in semiconductor devices such as n, etc. may be used. The resin film 9 is preferably an organic film that is selective to the base film 8 to be dry etched, such as various photoresists or polyimides, and the film thickness depends on the thickness of the film 8 to be processed, but it is 5,000 to 1-1. degree is desirable. Next, the film 10 having fluoroalkyl groups used in Example 1 or Example 2 is deposited and patterned in the same manner as in Example 1.2 (FIG. 6(b)). The thickness of this fluoroalkyl group-containing film may be extremely thin, from a monomolecular layer to about 1000 Å or less. First, the inorganic insulating film 11 is coated with the fluoroalkyl group-containing film 10 in the same manner as in Example 1. (Fig. 6 (C)).
)). Next, the resin film 9 is processed using oxygen reactive ion etching using the pattern of the inorganic insulating film 11 as a mask (FIG. 6(d)). At this time, the film 10 is also removed. after that.

樹脂膜9をマスクにして膜8を最適のエツチングガスを
用いて反応性イオンエツチングで加工する(第6図(e
))。このとき、膜11と膜8が同じ材料なら該エツチ
ングにより膜11は除去されるが、違う材料なら該エツ
チングの前に膜11を除去する。
Using the resin film 9 as a mask, the film 8 is processed by reactive ion etching using an optimal etching gas (see Fig. 6(e)).
)). At this time, if the film 11 and the film 8 are made of the same material, the film 11 is removed by the etching, but if they are made of different materials, the film 11 is removed before the etching.

この後、樹脂膜9を酸素プラズマまたは有機溶剤を用い
て除去し、所望の薄膜微細パターンを得る。
Thereafter, the resin film 9 is removed using oxygen plasma or an organic solvent to obtain a desired thin film fine pattern.

実施例4 実施例1または実施例2の方法で基板12上にフロロア
ルキル基を有する膜のパターン13を形成した後(第7
図(a))、有機金属ガス例えばM (CHs ) 3
、約10Torrの雰囲気で紫外線を照射することによ
りフロロアルキル基を有する膜13の付着していない部
分にのみ選択的にAllll膜製4VD法により堆積す
る(第7図(b))、この後、膜13を除去して所望の
金属膜パターンを得る。他の有機金属ガスとして例えば
Cd (CH3) z、Zn(CHl)2等を用いてC
d、Zn等他の金属の堆積に応用が可能である。
Example 4 After forming the pattern 13 of the film having a fluoroalkyl group on the substrate 12 by the method of Example 1 or Example 2 (7th
Figure (a)), organometallic gas e.g. M(CHs)3
By irradiating ultraviolet rays in an atmosphere of about 10 Torr, the film is selectively deposited only on the parts to which the film 13 having fluoroalkyl groups is not attached (FIG. 7(b)), and then, Film 13 is removed to obtain a desired metal film pattern. For example, Cd(CH3)z, Zn(CHl)2, etc. are used as other organometallic gases.
It can be applied to the deposition of other metals such as d, Zn, etc.

実施例5 シリコン基板21上に実施例1または2の方法により選
択的に形成した薄膜(例えば酸化シリコン膜)15をマ
スクとして通常行なわれている条件でシリコン基板21
のエツチング(第8図(a))、およびイオンインプラ
ンテーション(第8図(b))を行なうことができる。
Example 5 Using a thin film (for example, a silicon oxide film) 15 selectively formed on a silicon substrate 21 by the method of Example 1 or 2 as a mask, a silicon substrate 21 is coated under normal conditions.
Etching (FIG. 8(a)) and ion implantation (FIG. 8(b)) can be performed.

実施例6 基板23上にパターニングされた樹脂膜または炭素膜2
4を形成しく第918(a))、次いで、フッ素を含む
プラズマ中でパターン薄膜24の表面をフッ化し、表面
自由エネルギーの低い面25を形成する(第9図(b)
)、次に、実施例1と同様にしてパターン薄膜24のな
い部分にCVD法により所定の膜26を選択成長させる
(第9図(c))、この後、酸素プラズマにより面25
およびパターン薄膜24を除去して、所望の薄膜パター
ンを得る(第9図(d))。
Example 6 Resin film or carbon film 2 patterned on substrate 23
918(a)), then the surface of the patterned thin film 24 is fluorinated in plasma containing fluorine to form a surface 25 with low surface free energy (FIG. 9(b)).
), Next, in the same manner as in Example 1, a predetermined film 26 is selectively grown on the part where there is no patterned thin film 24 by CVD (FIG. 9(c)). After this, the surface 25 is grown by oxygen plasma.
Then, the patterned thin film 24 is removed to obtain a desired thin film pattern (FIG. 9(d)).

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、金属および無機
絶縁膜等の種々の薄膜を下地材料の表面自由エネルギー
の差を利用して選択的に成長させることができる。また
、表面自由エネルギーの低い薄膜の厚さは分子層一層で
もよいため、超微細パターンの形成が可能になる。(実
施例1の方法では幅1000人、実施例2の方法では数
100人までのパターン形成ができる。)さらに、ドラ
イエツチングを使用しないパターン形成が可能なので(
実施例1.2.4.5)、ドライエツチングのイオン衝
撃による素子の劣化を防ぐことが可能になる利点がある
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, various thin films such as metal and inorganic insulating films can be selectively grown by utilizing the difference in surface free energy of underlying materials. Furthermore, since the thickness of the thin film with low surface free energy may be just one molecular layer, it becomes possible to form ultra-fine patterns. (The method of Example 1 can form a pattern with a width of 1000 people, and the method of Example 2 can form patterns with a width of up to several 100 people.) Furthermore, it is possible to form patterns without using dry etching (
Embodiment 1.2.4.5) has the advantage that deterioration of the device due to ion bombardment during dry etching can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明するための概略工程断面図
、第2図は選択成長に用いるCVD装置の一例を示す図
、第3図は薄膜の堆積速度および該薄膜の核形成のガス
流量依存性を示す図、第4図(a)〜(c)は本発明の
第1の実施例を示す工程断面図、第5図(a)〜(d)
は本発明の第2の実施例を示す工程断面図、第6図(a
)〜(e)は本発明の第3の実施例を示す工程断面図、
第7図(a)、(b)は本発明の第4の実施例を示す工
程断面図、第8図(a)、(b)は本発明の第5の実施
例を示す断面図、第9図(a)〜(d)は本発明の第6
の実施例を示す工程断面図である。 1.5.7,12.21.22,23・・・基板2.2
′・・・パーフロロアルキルアクリレート膜3.15.
17・・・酸化シリコン膜 4.4′・・・CF3(CF、)@(CH,)、、CG
COOHの膜 6.11・・・無機絶縁膜 8・・・加工しようとする薄膜 9・・・樹脂膜 10、13・・・パーフロロアルキル基を持つ樹、脂膜
14・・・M膜 16・・・溝 18・・・不純物を注入した領域 19,20・・・電子ビーム 24・・・樹脂または炭素膜 25・・・表面自由エネルギーの低い面26・・・パタ
ーン形成された薄膜 27・・・薄膜の付着していない部分 28・・・反応室 29・・・試料 30.31.32・・・流量計 33・・・リングパイプ 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士  中 村 純之助 第1 図 才2図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the process for explaining the present invention in detail, FIG. 2 is a diagram showing an example of a CVD apparatus used for selective growth, and FIG. 3 is a diagram showing the deposition rate of the thin film and the gas used for nucleation of the thin film. Diagrams showing flow rate dependence, FIGS. 4(a) to (c) are process sectional views showing the first embodiment of the present invention, and FIGS. 5(a) to (d)
FIG. 6(a) is a process sectional view showing the second embodiment of the present invention.
) to (e) are process sectional views showing the third embodiment of the present invention,
7(a) and (b) are process cross-sectional views showing the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 8(a) and (b) are cross-sectional views showing the fifth embodiment of the present invention. 9(a) to (d) are the sixth embodiment of the present invention.
It is a process sectional view showing an example. 1.5.7, 12.21.22, 23...Substrate 2.2
'...Perfluoroalkyl acrylate film 3.15.
17...Silicon oxide film 4.4'...CF3(CF,)@(CH,),,CG
COOH film 6.11... Inorganic insulating film 8... Thin film to be processed 9... Resin films 10, 13... Resin, resin film with perfluoroalkyl group 14... M film 16 ... Groove 18 ... Impurity implanted regions 19, 20 ... Electron beam 24 ... Resin or carbon film 25 ... Low surface free energy surface 26 ... Patterned thin film 27 ...・・Part where thin film is not attached 28 ・Reaction chamber 29 ・Sample 30, 31, 32 ・Flowmeter 33 ・Ring pipe patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation Representative Patent Attorney Nakamura Junnosuke 1st illustration 2nd illustration

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面自由エネルギーの低い第1の薄膜がパターニ
ングされている基板上に、CVD法を用いて上記第1の
薄膜の付着していない部分に選択的に第2の薄膜を成長
させることを特徴とする薄膜微細パターン形成法。
(1) On a substrate on which a first thin film with low surface free energy has been patterned, a second thin film is selectively grown on the portions to which the first thin film is not attached using the CVD method. Characteristic thin film fine pattern formation method.
(2)上記第1の薄膜が、光子線または粒子線の照射に
よって架橋または分解する表面自由エネルギーの低い第
1の樹脂、または感光性樹脂と上記第1の樹脂との混合
樹脂からなり、かつ上記光子線または粒子線により露光
した後現像し、上記パターニングを行なうことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の薄膜微細パターン形成
法。
(2) The first thin film is made of a first resin with low surface free energy that crosslinks or decomposes when irradiated with a photon beam or a particle beam, or a mixed resin of a photosensitive resin and the first resin, and 2. The thin film fine pattern forming method according to claim 1, wherein the patterning is carried out by developing after exposure to the photon beam or particle beam.
(3)上記第1の樹脂が、側鎖にパーフロロアルキルを
有する樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の薄膜微細パターン形成法。
(3) Claim 2, wherein the first resin is a resin having perfluoroalkyl in the side chain.
Thin film fine pattern formation method described in .
(4)上記第1の薄膜が、樹脂膜または炭素膜をパター
ニングした後、熱またはプラズマによって表面をフッ化
することによって表面自由エネルギーを低くした膜であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜微
細パターン形成法。
(4) The first thin film is a film whose surface free energy is lowered by patterning a resin film or a carbon film and then fluorinating the surface with heat or plasma. The thin film fine pattern forming method according to item 1.
(5)上記第1の薄膜が、一方の端にパーフロロアルキ
ル基、他方の端に親水基を有する鎖状高分子のうち光子
線または粒子線により重合可能な二重または三重結合を
有する有機物を上記基板上に単分子層または数分子層付
着させた膜であり、かつ上記光子線または粒子線により
露光した後現像し、上記パターニングを行なうことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜微細パターン
形成法。
(5) The first thin film is an organic substance having a double or triple bond that can be polymerized by a photon beam or a particle beam among chain polymers having a perfluoroalkyl group at one end and a hydrophilic group at the other end. Claim 1, characterized in that the film is a film in which a monomolecular layer or several molecular layers of is deposited on the substrate, and the patterning is performed by developing the film after exposure to the photon beam or particle beam. thin film fine pattern formation method.
(6)上記パターニングされた第1の薄膜を形成した後
、加水分解する性質を持つ気相金属化合物と水蒸気を上
記CVD法により反応させて上記第2の薄膜である無機
絶縁膜を選択的に成長させることを特徴とする特許請求
範囲第1項記載の薄膜微細パターン形成法。
(6) After forming the patterned first thin film, a vapor-phase metal compound having the property of hydrolyzing and water vapor are reacted by the CVD method to selectively form the second thin film, which is an inorganic insulating film. The thin film fine pattern forming method according to claim 1, which comprises growing a thin film fine pattern.
(7)上記基板上に堆積された微細パターンを形成すべ
き第3の薄膜上に第2の樹脂を塗布し、次に該第2の樹
脂膜上に表面自由エネルギーの低い上記第1の薄膜を形
成し、光子線または粒子線により上記第1の薄膜を露光
し現象してパターニングした後に、上記CVD法により
上記第1の薄膜の付着していない部分に選択的に上記第
2の薄膜である無機絶縁膜を堆積し、該無機絶縁膜をマ
スクにして上記第2の樹脂膜をドライエッチング加工し
、さらに該ドライエッチング加工した第2の樹脂膜をマ
スクにして上記第3の薄膜をドライエッチング加工する
ことを特徴とする特許請求範囲第1項記載の薄膜微細パ
ターン形成法。
(7) Applying a second resin on the third thin film deposited on the substrate and on which a fine pattern is to be formed, and then applying the first thin film with low surface free energy on the second resin film. The first thin film is exposed and patterned using a photon beam or a particle beam, and then the second thin film is selectively applied to the portions to which the first thin film is not attached by the CVD method. A certain inorganic insulating film is deposited, the second resin film is dry-etched using the inorganic insulating film as a mask, and the third thin film is dry-etched using the dry-etched second resin film as a mask. The thin film fine pattern forming method according to claim 1, which comprises etching.
(8)上記パターニングされた第1の薄膜を形成した後
、有機金属ガスを用いた上記CVD法により上記第2の
薄膜である金属膜を選択的に成長させることを特徴とす
る特許請求範囲第1項記載の薄膜微細パターン形成法。
(8) After forming the patterned first thin film, the metal film that is the second thin film is selectively grown by the CVD method using an organic metal gas. The thin film fine pattern forming method according to item 1.
JP60183944A 1985-08-23 1985-08-23 Thin film fine pattern forming method Expired - Fee Related JPH0697653B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60183944A JPH0697653B2 (en) 1985-08-23 1985-08-23 Thin film fine pattern forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60183944A JPH0697653B2 (en) 1985-08-23 1985-08-23 Thin film fine pattern forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6245019A true JPS6245019A (en) 1987-02-27
JPH0697653B2 JPH0697653B2 (en) 1994-11-30

Family

ID=16144539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60183944A Expired - Fee Related JPH0697653B2 (en) 1985-08-23 1985-08-23 Thin film fine pattern forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0697653B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696274B1 (en) * 2005-04-29 2007-03-19 김진태 Angle adjusting apparatus of the bed
JP2011091131A (en) * 2009-10-21 2011-05-06 Kaneka Corp Method of manufacturing crystal silicon based solar cell
JP2011091380A (en) * 2005-06-03 2011-05-06 Daikin Industries Ltd Method of manufacturing pattern substrate
JP2021520640A (en) * 2018-04-19 2021-08-19 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Polymerizable self-assembled monolayer for use in atomic layer deposition

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57196542A (en) * 1981-05-28 1982-12-02 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57196542A (en) * 1981-05-28 1982-12-02 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696274B1 (en) * 2005-04-29 2007-03-19 김진태 Angle adjusting apparatus of the bed
JP2011091380A (en) * 2005-06-03 2011-05-06 Daikin Industries Ltd Method of manufacturing pattern substrate
JP2011091131A (en) * 2009-10-21 2011-05-06 Kaneka Corp Method of manufacturing crystal silicon based solar cell
JP2021520640A (en) * 2018-04-19 2021-08-19 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Polymerizable self-assembled monolayer for use in atomic layer deposition

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0697653B2 (en) 1994-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5512328A (en) Method for forming a pattern and forming a thin film used in pattern formation
US20210013034A1 (en) Methods for making euv patternable hard masks
US4507331A (en) Dry process for forming positive tone micro patterns
US9152053B2 (en) Method of forming pattern
US4715929A (en) Pattern forming method
JPH02237625A (en) Permselective membrane and its production
JPH0340936B2 (en)
JPS61280621A (en) Optochemical patterning system
JPH08179519A (en) Dry microlithographic processing method
US5093154A (en) Process for preparing a monomolecular built-up film
JPH0458178B2 (en)
JPS6245019A (en) Formation of thin film fine pattern
US7807336B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPS58186935A (en) Pattern formation
CN113948367B (en) Structure and method for photolithography
JPH0661138A (en) Substrate having resist of two-layer structure and manufacture thereof
JPH0661160A (en) Pattern forming method
KR920004176B1 (en) Forming process of resist pattern
JPS6194041A (en) Pattern forming method
JPS62273528A (en) Method for silylating surface of polymer film and pattern forming method using same
JPH0290679A (en) Very thin metal film and manufacture thereof
US5316895A (en) Photolithographic method using non-photoactive resins
JPS61180437A (en) Formation of pattern
JP2842909B2 (en) Pattern formation method
Darling et al. Ordered nanoscale domains by infiltration of block copolymers

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees